斜齒輪注塑模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、斜齒輪注塑模具設(shè)計摘 要：塑料斜齒輪運行平穩(wěn)且可在無潤滑條件下運行，噪聲低、抗腐蝕成本低。與金屬斜齒輪相比較,具有慣性小、動載荷輕、接觸均勻、嚙合沖擊小和傳動平穩(wěn)等特點 ,它不僅用于小扭矩精密機械的傳動中,還廣泛用于電子和日用家電中。因此 ,在一些重要的傳動場合 ,常常被采納。而注射模具又稱注射成型，是熱塑性制件的一種主要成形方式，是指通過注射機的螺桿或柱塞的作用，將熔融塑料射入閉合的模具型腔，經(jīng)過保壓、冷卻、硬化定型后，即可得到由模具成形出的塑件。注射成形所使用的模具即為注射模（也稱注塑模）。本課題為斜齒輪注射模具設(shè)計，即在生產(chǎn)實踐中，根據(jù)給定的斜齒輪零件圖和加工批量及精度要求，完成該制品的

2、注射成型工藝分析及注射模具設(shè)計。本文首先介紹了斜齒輪以及有關(guān)模具的一些概況，分別對其發(fā)展、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用趨勢進行說明。接著進行塑料注射模設(shè)計分析，包括尺寸的確定和參數(shù)校核等。最后概述了整個設(shè)計過程中需要注意的幾個方面，從而全面闡述了該課題的研究要求。關(guān)鍵詞：塑料斜齒輪 注塑模（注射模具） 成形（成型）the inclined wheel gear injects a molding tool designabstract:the plastics inclined wheel gear circulate steady and can circulate under the sistua

3、tion that have no lubrication, the zao voice is low, the anti- decay cost low.compared with the metals inclined wheel gear have inertial and small, move to carry a lotus light, contact even, the nie match pound at small with spread to move a steady etc. characteristics, it not only used for small tw

4、ist ju nicety machine of spread to move medium, also extensively used for electronics and day to use an appliance in.therefore, at some importantly spread to move situation, is usually adopt.but inject a molding tool and call to inject to model, is a hot su system, 1 kind of the piece mainly takes s

5、hape a way and mean pass the function that luo pole or pillar of inject the machine fill, shoot the meltdown plastics in to shut to match of molding tool type chamber, pass by to protect to press, cool off, harden already set after, can immediately get is take shape the su piece of by the molding to

6、ol.inject to take shape use of the molding tool is to inject a mold.(also call to note a su mold)this topic injects a molding tool design for the inclined wheel gear, in the production the fulfillment, according to give settle of inclined wheel gear spare parts diagram with process batch quantity an

7、d accuracy to request, complete should product of inject and model craft analysis and inject a molding tool design.this text introduced inclined wheel gear and some general situations concerning molding tool first, difference as to its develop, domestic and international research present condition a

8、nd application the trend carry on elucidation.immediately after carry on the plastics inclined wheel gear and plastics to inject a mold to carry on design analysis, include size to really settle with the parameter school check etc.at last all said the demand in the whole design process notice of a f

9、ew aspects, elaborated completely thus the research of that topic request.keyword:the plastics inclined wheel gear injects a molding tool(note a su mold) model (to take shape)1緒論1.1引言斜齒輪是齒輪按齒線相對于齒輪母線方向分類中（直齒、斜齒、人字齒、曲線齒）十分重要的一種1，因輪齒齒向相對于齒輪的軸線傾斜了一個角度，故稱為斜齒輪。由于斜齒輪存在著螺旋角（斜齒輪的齒廓曲面與其分度圓柱面相交的螺旋線的切線與齒輪軸線之間所

10、夾的銳角，齒輪螺旋的旋向有左右之分，螺旋角也有正負之別），故當一對斜齒輪嚙合傳動時，其輪齒是先由一端進入嚙合逐漸過渡到輪齒的另一端而最終推出嚙合，其齒面上的接觸線先是由短變長，再由長變短。因此，斜齒輪的輪齒在交替嚙合時所受的載荷是逐漸加上，再逐漸卸掉的，所以傳動比較平穩(wěn)，沖擊、振動和噪聲較小，適合于高速、重載運動。與其他齒輪傳動比較，斜齒輪具有如下主要優(yōu)點:嚙合性能好，傳動平穩(wěn)、噪聲??；重合度大，降低了每對齒輪的載荷，提高了齒輪的承載能力；不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)少2。因此，斜齒輪是齒輪中重點研究的范疇。由于塑料齒輪運行平穩(wěn)且可在無潤滑條件下運行，噪聲低、抗腐蝕成本低，與鋼和鑄鐵齒輪相比較,具有慣

11、性小、動載荷輕等特點,因此它不僅用于小扭矩精密機械的齒輪傳動，例如復(fù)印機、傳真機、石英表、儀器儀表、各類玩具等,還廣泛用于電子和日用家電中，正逐步朝著應(yīng)用到較大功率的機械傳動中發(fā)展3,例如汽車、摩托車、機床的傳動等。其中塑料斜齒輪的傳動更具有接觸均勻、嚙合沖擊小和傳動平穩(wěn)等特點 。因此 ,在一些重要的傳動場合,常常被采納。斜齒輪注塑模具設(shè)計是指用注塑模具生產(chǎn)出塑料斜齒輪，涉及到模具工業(yè)技術(shù)。模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)

12、工業(yè)，是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領(lǐng)域中6090的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場

13、為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，

14、總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前世界模具市場供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。塑料模是指在一定的溫度和壓力條件下，塑料可以用模具成形出具有一定形狀和尺寸的制件，并且當外力解除后，在常溫下仍能使形狀不變，成形所用的模具稱為塑料膜，它是型腔模的一種4。而成型是塑料生產(chǎn)制品生產(chǎn)過程中

15、最重要的工序。塑料的種類很多，其成型方法也很多5，其模具的種類也很多，常用的塑料成形方法及塑料模有以下幾種：注射成形及注射模、壓縮成形及壓縮模、壓注成形及壓注模、擠出成形及擠出模，而注射成形及注射模是其中最重要的一種。注射成型又稱注射模具，注射成形所使用的模具即為注射模（也稱注塑模）。塑料注射模是一種用來生產(chǎn)塑料零件的模具，它被安裝在塑料注射機上，由塑料注射機將塑料顆粒融化成熱熔體，經(jīng)過合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開模、推出制件等工序，獲得所需的塑料零件。注射成形及注射模主要用于熱塑性塑料的成形，在塑料制件的生產(chǎn)中占很大的比重，據(jù)統(tǒng)計，注射模的產(chǎn)量占塑料成形模具產(chǎn)量的一半以上。由于注塑成型加

16、工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、高速化，因此具有較高的經(jīng)濟效益。注塑成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有嵌件的制品；對成型各種塑料的適應(yīng)性強；生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點，是一種經(jīng)濟而先進的成型技術(shù)。近年來注塑技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)朝著高速化和自動化的方向發(fā)展6。作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本以及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定了企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度。與其它機械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要具有以下的

17、特點：（1）模具不能像其它的機械那樣可以作為基本定型的商品隨時可以到機電市場上購買。這是因為每一副模具都是針對特定的塑料制品的規(guī)格而生產(chǎn)的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也是大相徑庭，所以模具不可能成批生產(chǎn)。換句話說，模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，重復(fù)加工的可能性就越小，因此模具加工的成本較高；（2）因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料而定制的，作為產(chǎn)品，除了質(zhì)量、價格等因素之外，很重要的一點就是要盡快的投放市場，所以對于塑料制品而特殊定制的模具來說，其制造的周期一定要短；（3）模具制造是一項技術(shù)很強的工作，其加工過程集中了機械加工中的先進技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要

18、求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對于企業(yè)來說要求培養(yǎng)全能工人，使其適應(yīng)多工種要求，這種技術(shù)工人對模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述，模具制造業(yè)存在成本高，要求制造周期短，技術(shù)性強等特點，目前，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機的應(yīng)用，這些問題得到了很大的改善。由于有了計算機輔助設(shè)計(cad)和計算機輔助加工(cam)，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所需的精度和質(zhì)量。堅硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的應(yīng)用，大大地方便了加工及熱處理。另外，模具標準件和以標準件為基體地特殊定制零件地普及，明顯地縮短了模具制造的周期。1.2塑料模具的概況由于塑料特有的良好特性

19、，使得塑料零件獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用，塑料模已成為廣泛使用的一類模具。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，用于生產(chǎn)和生活的消費。生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。塑料模已成為模具中應(yīng)用最廣泛的一種。1.2.1塑料模具的國內(nèi)、外研究現(xiàn)狀從20世紀80年代初開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。我國對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視，國務(wù)院于1989年就將模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務(wù)，我國的模具工業(yè)也取得了較大的發(fā)展 。近年來，我國的模具工業(yè)每年以15%的

20、增長速度快速發(fā)展，現(xiàn)已擁有模具企業(yè)1.8萬家，僅浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集團企業(yè)和私營企業(yè)就達數(shù)千家，成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。2001年我國模具工業(yè)產(chǎn)值約為300多億元人民幣，折合30多億美元，并出口1.88億美元。改革開放以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260270億元人民幣。今后預(yù)計每年仍會以1015的速度快速增長。目前，我國17000多個模具生產(chǎn)廠點

21、，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50（中國臺灣：40），塑料模具約占33（中國臺灣：48），壓鑄模具約占6

22、（中國臺灣：5），其他各類模具約占11（中國臺灣：7）。經(jīng)過多年的建設(shè)與努力，我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模，取得了相當?shù)某删?，目前從事模具技術(shù)研究的機構(gòu)和院校已達30余家，從事模具技術(shù)教育和培訓的院校已超過50家，為我國的經(jīng)濟建設(shè)輸送了大批人才，并同時取得了一大批科研成果。其中獲得國家重點資助建設(shè)的有華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室、上海交通大學模具cad國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心等，在模具cad/cam/cae技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成形與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著的進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計

23、制造周期等方面做出了巨大貢獻。 隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術(shù)水平也有較大的提高，已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設(shè)計制造水平的大型、復(fù)雜、精密的模具，部分模具達到了國際先進水平。在塑料模方面，已能制造48大屏幕彩電塑殼模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板的塑料模具，并開始使用先進的熱流道和氣體輔助注射成形技術(shù)。電視機、空調(diào)、洗衣機等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國內(nèi)生產(chǎn)，重量達1020t的汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具和多達600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面，塑件的尺寸精度可達it6、it7級，型面的表面粗糙度達到ra0.050.025um，模具使用壽命達

24、100萬次以上。在塑料注射成形方面，cae技術(shù)應(yīng)用有國際上著名的有moldflow軟件，國內(nèi)有華中科技大學的華塑cae，它們可對塑料注射成形過程中的流動、冷卻、保壓、翹曲等過程進行分析，從而預(yù)測出在不同的注射工藝條件下的塑料制品的成形質(zhì)量，評價注塑工藝方案7。1.2.2塑料模具的應(yīng)用趨勢和前景在模具的設(shè)計制造過程中，已廣泛地使用了數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)、先進的數(shù)控機床和各類相關(guān)的技術(shù)設(shè)備?，F(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)已逐步由2d的計算機輔助繪圖向3d的計算機輔助設(shè)計方向發(fā)展，并實現(xiàn)cad/cam的集成。近年來，國際上一些cad/cam開發(fā)商都投入了大量的人力和物力，在通過cad/cam系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)模具行業(yè)專

25、用的cad/cam系統(tǒng)，針對各類模具的特點，推出宜人化、集成化和智能化的專業(yè)系統(tǒng)。例如，美國ugs公司推出的用于塑料模設(shè)計的mould wizard,該軟件可輔助設(shè)計人員快速地完成塑料件的收縮計算、型腔布置、分模及模具結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計；另外，ugs還與華中科技大學聯(lián)合開發(fā)出了用于連續(xù)模設(shè)計的progressive die wizard,該軟件可輔助設(shè)計人員快速地進行沖壓工藝設(shè)計、毛坯排樣、條料排樣以及連續(xù)模結(jié)構(gòu)與零件的設(shè)計。美國ptc公司也在pro/engineer上推出了pro/mold塑料模設(shè)計軟件，該軟件可輔助模具設(shè)計人員進行分模設(shè)計、型芯型腔設(shè)計和標準模架的設(shè)計。又如英國delcam公司

26、推出的powershape系統(tǒng)，包括ps-moldmaker模塊，它是面向模具制造的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計專家系統(tǒng)，可自動為復(fù)雜注塑模、吹塑模創(chuàng)建模具結(jié)構(gòu)及抽芯機構(gòu)，自動產(chǎn)生分模面，且相關(guān)零件的加工信息可直接輸出到powermill模塊產(chǎn)生加工程序。還有日本unisys株式會社推出的專用于塑料模設(shè)計和制造的cadceus系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了塑料產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計到模具生產(chǎn)所需要的全部功能，可實現(xiàn)三維設(shè)計與二維視圖的關(guān)聯(lián)。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場和國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型、精密、復(fù)雜模具。與發(fā)達國家的

27、模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。我國未來模具技術(shù)發(fā)展趨勢和應(yīng)用方向可以歸納為以下幾點:(1)全面推廣應(yīng)用cad/cam/cae技術(shù)； (2)不斷提高模具標準化程度；(3)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)的應(yīng)用；(4)模具制造技術(shù)的高效、快速、精密化；(5)逆向工程技術(shù)；(6)模具研磨拋光的自動化、智能化。1.3選題意義及主要研究內(nèi)容本次設(shè)計為斜齒輪注射模具設(shè)計，即用塑料注射模具生產(chǎn)塑料制品斜齒輪。根據(jù)給定的斜齒輪零件圖和加工批量及精度要求，完成該制品（斜齒輪）的注射成型工藝分析及注射模具設(shè)計，有效地將機械工程學科與模具技術(shù)緊密聯(lián)系起來，加強了學科間的交叉滲透。通過查閱相關(guān)資料及對該課題的研

28、究，可以綜合運用所學的理論知識，全面闡述設(shè)計要求，以提高自己應(yīng)用理論分析問題和解決問題的能力。同時設(shè)計出的產(chǎn)品可用于生產(chǎn)研究，具有很高的實用價值。本課題主要圍繞塑料斜齒輪的注射模具進行分析設(shè)計。對于塑料注射模具設(shè)計，包括裝配圖和零件圖繪制。具體設(shè)計內(nèi)容有成型方法及工藝流程制定、模具類型和結(jié)構(gòu)形式確定、成型工藝條件確定、工藝計算（即注射量、注射壓力、鎖模力、成型零件工作尺寸、冷卻參數(shù)、注射溫度和注射時間等）、澆注系統(tǒng)設(shè)計、分型面設(shè)計、成型零件設(shè)計、導(dǎo)向與定位機構(gòu)設(shè)計、脫模機構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計，繪制模具裝配圖和成型零件圖，編寫設(shè)計說明書等。2制品的工藝性能分析2.1塑料齒輪的尺寸精度分析塑料齒輪

29、主要用于強度不太高的傳動機構(gòu)，用做齒輪的塑料有尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜等。為了滿足注射成型工藝，齒輪的輪轂、輻板和輪轂應(yīng)有一定的厚度，齒輪各部分尺寸作如下規(guī)定：(1)輪緣最小寬度t1應(yīng)為齒高t的3倍；(2)輻板的厚度h1應(yīng)等于或小于輪緣厚度h；(3)輪轂的厚度h2應(yīng)等于或大于輪緣厚度h，應(yīng)相當于軸徑d；(4)輪轂外徑d1最小應(yīng)為軸孔直徑d的1.53倍；(5)輪轂長（厚）度h2應(yīng)相當于軸徑d。圖2-1 塑料齒輪的各部分尺寸給定某塑料斜齒輪零件圖，模數(shù)m=1，齒數(shù)z=40，螺旋角=10，為壓力角=20的正常齒，齒寬b=3mm，轉(zhuǎn)速n=300r/min，工作環(huán)境溫度為50，傳遞功率p=0.01k

30、w，用聚甲醛（pom）塑料成型，制品為5級精度。圖2-2 塑料斜齒輪零件圖2.2制品的工藝性能分析模具結(jié)構(gòu)及其制造精度對保證齒輪精度至關(guān)重要。模具的型芯固定與型腔都應(yīng)在動模邊。一模一件的模具結(jié)構(gòu)對提高齒輪精度有利，但具體應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量等綜合考慮。也有將互相嚙合的兩個齒輪放在同一副模具里。同時，模具里澆口類型和位置也是影響齒輪精度的因素。由于塑件由聚甲醛為原材料且加工精度較高，為確保精度，須對制品進行后處理；為滿足制品高精度采用點澆口，選三點均勻分布；為了方便加工和熱處理，型腔與型芯部分采用鑲拼結(jié)構(gòu)。在設(shè)計注塑模成形零件時，為了使塑件成形后易于從模具型腔內(nèi)脫模以及順利地從型芯中被頂出，在垂直分型

31、面的定模與動模型腔和型芯工作面上，必須設(shè)計出脫模斜度。在設(shè)計時，若沒有特殊要求一般可取251，在不影響塑件質(zhì)量與精度的情況下，應(yīng)盡量選取最大值。脫模斜度選取計算方法是：型腔的尺寸以大端為準。而斜度應(yīng)從大端向小端尺寸進?。恍托厩『孟喾?，應(yīng)以小端尺寸為準，斜度應(yīng)從小端向大端方向進取。查表2-1得：型腔的脫模斜度為35130,取1；型芯的脫模斜度為3040,取30。表2-1 塑件的脫模斜度塑料名稱脫模斜度型腔型芯聚乙烯（pe）、聚酰胺（pa）、氯化聚醚（cpt）25452045硬聚氯乙烯（hpvc）、聚碳酸酯（pc）、聚砜（psu）35403050聚苯乙烯（ps）、有機玻璃（pmma）、聚甲醛（po

32、m）351303040熱固性塑料25402050由于大多數(shù)制品是成型在分型面一分型面為界的動、定模兩個部分中，所以制品不可避免地要遇到“錯?！眴栴}，因而必須適當?shù)靥岣吣＞呔群妥⑸錂C精度。在設(shè)計的斜齒輪注塑模中，塑件側(cè)壁沒有孔、凹槽或凸臺等，因而沒有側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計。2.3制品的材料性能分析2.3.1使用性能聚甲醛(polyoxymethylene,pom)是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，其性能不亞于尼龍，而價格卻比尼龍便宜。聚甲醛表面硬而光滑，呈淡黃或白色，薄壁部分半透明，其流動性中等，屬于結(jié)晶型塑料。有較高的機械強度及抗拉、抗壓性和突出的耐疲勞強度，特別適合于用作長時間反復(fù)承受外力的齒輪

33、材料。聚甲醛特別適合于制作軸承、凸輪、滾輪、輥子、齒輪等耐磨傳動零件，還可以用于制造汽車儀表板、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋、箱體、化工容器、泵葉輪、鼓風機葉片、配電盤、線圈座、各種輸油管、塑料彈簧等。2.3.2成型特性聚甲醛尺寸穩(wěn)定，吸水率小，相容性和熱敏性較好，不易應(yīng)力開裂和熔體破裂，具有優(yōu)良的減摩、耐磨性能。能耐扭變，有突出的回彈能力，可用于制造塑料彈簧制品，常溫下一般不溶于有機溶劑，能耐醛、酯、烴、弱堿和弱酸，但不耐強酸。耐汽油及潤滑油性能也很好。有較好的電氣絕緣性能。其缺點是成型收縮率大，在成型溫度下的熱穩(wěn)定性較差。2.3.3注塑模工藝條件注射聚甲醛注射機選用柱塞式，噴嘴形式為直通式，

34、用紅外線烘箱進行后處理，注射壓力為80mpa130mpa，保壓壓力為40mpa60mpa.各參數(shù)如表2-2所示。表2-2 聚甲醛注塑溫度和時間參數(shù)料筒一區(qū)/170180注射/s25料筒二區(qū)/-保壓/s2040料筒三區(qū)/170190冷卻/s2040噴嘴/170180周期/s4080模具/80100后處理時間/h1后處理溫度/140150材料預(yù)干燥時間2h以上由于塑件尺寸小于150mm,且精度較高，查表得：聚甲醛塑件公差等級為mt3，一般精度為mt4，未注公差尺寸為mt6。2.4 確定制品的模具基本結(jié)構(gòu)方案 由于該零件形狀及結(jié)構(gòu)較簡單，但精度較高。而可能適合的模具結(jié)構(gòu)有兩種，即單分型面注射模和雙分

35、型面注射模。方案一 單分型面注射模 型腔設(shè)在定模上；主流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面上，開模后制品連同流道中的凝料一起留在動模一側(cè)；可能的澆口形式有：直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、重疊式澆口和潛伏式澆口。該類模具采用的側(cè)向抽芯機構(gòu)，一般是斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)、斜滑塊抽芯機構(gòu)、彎銷抽芯機構(gòu)和斜導(dǎo)槽抽芯機構(gòu)。方案二 雙分型面注射模 它從不同的分型面分別取出流道中的凝料和制品，又稱為三板式注射模具。它與單分型面注射模具相比，三板式注射模具增加了一個可移動的中間板。中間板適用于采用點澆口進料的單型腔和多型腔模具。在開模時由定位拉板限制，中間板與定模板作定距離的分開，以便取出兩塊板間之間流道中的凝料，而利用

36、推板或推桿將型芯上的制品脫出。適合的澆口形式有：點澆口、直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、重疊式澆口等。該類模具脫模時還必須是順序脫模，模具機構(gòu)較復(fù)雜。為了使制品順利地從型芯脫模，獲得較高的質(zhì)量并保證一定的成型效率，本方案選擇方案二，點澆口進料，采用推板順序推出制品。3注塑機的選擇3.1注塑機簡介注塑機又叫注塑成型機，是利用塑料成型模具，將熱塑性塑料或熱固性塑料經(jīng)加熱熔融，并施加一定壓力，使高溫熔體沖入模具，經(jīng)冷卻和固化而制成的具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制品的重要成型設(shè)備。1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機，這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破，目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%，注

37、塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的50%，成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長最快，產(chǎn)量最多的機種之一。注塑機的分類方式很多，常用的分類方法有：（1）按注塑機的外形特征分類：臥式注塑機、立式注塑機、角式注塑機。（2）按注塑機的塑化方式分類：柱塞式注塑機、螺桿式注塑機。（3）按合模機構(gòu)特征分類：機械式、液壓式、液壓式機械式。此外還有按加工能力分為超小型、小型、中型、大型和超大型注塑機，以及按用途分類和按合模裝置的特征分類，但日常生活中用的較少。3.2注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量、注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設(shè)計，制造，購買和使用

38、注塑機的主要依據(jù)。（1）公稱注塑量：指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力；（2）注射壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力；（3）注射速率：為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度，常用的注射速率如表3-1所示；表31 注射量與注射時間的關(guān)系注射量cm325 2505001000 2000 4000 6000 10000注射速率cm3/s25 200 333

39、570 890133016002000注射時間s1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5（4）塑化能力：單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期；（5）鎖模力：注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開（6）合模裝置的基本尺寸：包括模板尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍；（7）開合模速度：為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞

40、，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停；（8）空循環(huán)時間：在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間。3.3初步選擇注塑機除了模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關(guān)性能參數(shù)密切相關(guān)，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關(guān)數(shù)據(jù)進行校核，并通過校核來設(shè)計模具與選擇注射機型號。由于塑料齒輪必須采用精密模具注塑，應(yīng)當選用精密注塑成型機。與普通注塑機不同，對模板移動穩(wěn)定性及剛性、

41、開閉?？刂频臏蚀_性、工藝條件測量等方面有更嚴格的要求。選擇注射機應(yīng)根據(jù)塑料的品種、塑件結(jié)構(gòu)、成型方法及注射工藝條件等選取。同時應(yīng)以注射模大小，先預(yù)選注射機的型號，然后再根據(jù)所設(shè)計的模具進行校核。目前，注射機的標準，有用注射量為主參數(shù)的，也有用合模力為主參數(shù)的，但大多數(shù)以注射量/合模力來表示注射機的主要特征。國內(nèi)的標準主要有輕工部標準、機械部標準和國家標準。注射機型號中的字母s表示塑料機械；z表示注射機；x表示成型；y表示螺桿式（無y表示柱塞式）等。我國的sz系列的注射機，用一次能注射出的理論注射容量和鎖模力表征注射機的生產(chǎn)能力。本方案在初選注射機時，主要是通過注射機的最大注射量（即額定注射量）

42、來確定的。通過質(zhì)量計算，查表得，聚甲醛的密度=1.43g/cm3 8 ；單個塑件的體積v=3.14（402）20.3=3.77mm3；單個塑件的質(zhì)量m=1.433.77=5.39g；流道凝料vj=0.5vz(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù)，根據(jù)手冊取0.5v(0.5m)來估算，塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為：v=3.770.5+3.77=5.66 cm3根據(jù)實際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則，即： 根據(jù)要求，選捷霸mkiv系列精密注塑機jm80mkivc10，其基本參數(shù)如表3-2：表3-2 注射部分的基本參數(shù)螺桿直徑mm41注射速率cm3/s175 注射容量cm3191塑化能

43、力kg/h119注射重量g6.24螺桿轉(zhuǎn)速（最大值）r/min367注射壓力mpa152.1注座推力kn44螺桿長徑比(l/d) mm/mm20注座行程mm28鎖模部分的基本參數(shù)鎖模力kn（t）785（80）液壓頂出行程mm75移模行程mm300液壓頂出推力kn27.5拉桿間距（水平垂直）mm360360定位孔徑mm100最大模厚mm350噴嘴移出量mm50最小模厚mm150噴嘴球半徑mm15電熱及其他參數(shù)液壓泵功率kw15循環(huán)時間s1.35系統(tǒng)壓力mpa14.2外形尺寸(lwh)4.001.191.59電熱功率kw8.68重量t4.09溫度控制區(qū)3+1料斗容積l403.4注射機參數(shù)校核（1）

44、注射量注射量是指注射機進行一次注射成型所能注射出熔料的最大容積，它決定了一臺注射機所能成型塑膠的的最大體積。注射量應(yīng)滿足下式：vg=cv1vg為注射機最大注射量，cm3 ；查表3-2得，即為注射容量191 cm3 ； v1為注射機理論注射量，cm3 ；c為射出系數(shù)，受注射成型工藝條件的影響，實際生產(chǎn)中常取0.70.9；令 c=0.8 v1=1751.35=236.25 cm3 ； 令v=cv1=0.8236.25=191 cm3=vg；而注射機的注射重量為6.24g，大于單個塑件的質(zhì)量5.39g；由以上計算得知，注射量符合條件。（2）注射壓力注射時為了克服塑料流經(jīng)噴嘴、流道和型腔時的流動阻力，

45、注射機螺桿（或柱塞）對塑料熔體必須施加足夠的壓力，此壓力即為注射壓力。其大小與流動阻力、塑件的形狀、塑件的性能、塑化溫度、模具溫度及塑件的精度要求等因素有關(guān)。在根據(jù)塑件的性能，選取注射壓力的分類中，選擇注射壓力為140180mpa，這一類主要用于加工較高粘度的塑料，且塑件壁薄或不均勻、流程長、精度要求高，對于一些精密塑件的注射成型，注射壓力可用到230250mpa。查表3-2得，設(shè)計中所選的注射機注射壓力為152.1mpa，注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力pmax，應(yīng)該大于注射機成型時所調(diào)用的注射壓力，即:k為安全系數(shù)，常取k=1.251.4p0為成型時所需要的注射壓力，常取p0=7010

46、0mpa。在注射壓力范圍內(nèi)，且校核符合條件。（3）鎖模力當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生使模具分型面脹開的力。為了夾緊模具，保證注射過程順利進行，注射機合模機構(gòu)必須有足夠的鎖模力，而且鎖模力必須要大于脹開力，用公式表示為：fz=p(na+a1)fp式中：fp為塑料熔體在分型面的脹開力，n；p為型腔壓力，一般為注射壓力的80%左右，mpa；n為型腔數(shù)量；a為單個塑件在模具分型面上的投影面積，mm2；a1為澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm2；fp為額定鎖模力，n；查表得：聚甲醛的型腔壓力為35mpa，即p=35mpa；由于塑件精度較高，采用一模三腔有利于保證精度，即n=3；（根據(jù)型腔數(shù)

47、目計算公式得到，見4.1）單個塑件在分型面上的投影面積近似等于塑件的面積，且塑件尺寸較小，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積也近似相等，a=a1=3.14(402)2=1256.64mm2代入計算得：fz=35(31256.64+1256.64)=175929.6n175.93knfp=785kn鎖模力校核符合條件。（4）安裝部分的配合、連接尺寸模板尺寸和拉桿間距：模具最大外形尺寸不能超過注射機的動、定模板的外形尺寸，同時必須保證模具能通過拉桿間距安裝到動、定模板上，模板上還應(yīng)留有足夠的余地用于裝夾模具。模具定位圈的直徑與模板定位孔的直徑按h9/f9配合，以保證模具主澆道軸線與噴嘴孔軸線的同軸度。拉

48、桿間距為360mm360mm，而所設(shè)計的模具尺寸較小，滿足條件。最大、最小模具厚度：模具最大厚度hmax和最小厚度hmin是指注射機移動模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時，移動模板與固定板之間所達到的最大和最小距離，這兩者之差就是調(diào)模機構(gòu)的調(diào)模行程。這兩個基本尺寸對模具安裝尺寸的設(shè)計十分重要；若模具實際厚度小于注射機的模具最小厚度，則必須設(shè)置模厚調(diào)整塊，使模具厚度尺寸大于hmin，否則就不能實現(xiàn)正常合模；若模具實際厚度大于注射機模具最大厚度，則模具也不能正常合模，達不到規(guī)定的鎖模力，一般模具厚度設(shè)定在hmax和hmin之間。此注射機最大模厚和最小模厚分別為350mm和150mm，適合注塑齒輪。開模行程

49、：注射機的開模行程是有限的，塑件從模具中取出時所想像的開模行程必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。一般最大開模行程為塑件最大高度的34倍，移動模板的行程要大于塑件高度的2倍。液壓頂出行程為75mm，即為最大開模行程，而塑件的厚度為3mm，小于開模行程值.而塑件最大尺寸為42mm，移模行程為300mm，大于塑件高度的2倍，符合條件。4注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1型腔的數(shù)目及位置確定注射模每一次注射循環(huán)所能成型的塑件數(shù)量是由模具的型腔數(shù)目決定的。根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟性等，通過計算，可確定盡可能多的型腔數(shù)，以提高生產(chǎn)率。由于設(shè)計的斜齒輪精度要求較高，按制品精度要求確定型腔數(shù)目比較合適

50、。型腔數(shù)目越多精度越低，從滿足精度要求出發(fā)型腔數(shù)目可按下式確定：n2500l-24(式中長度單位為，l為塑件基本尺寸，l為塑件尺寸公差，為塑件可能達到尺寸公差，其中聚甲醛為0.2%)根據(jù)經(jīng)驗，每增加一個型腔，其尺寸精度可降低4%；塑件公差聚甲醛為0.2，尼龍66為0.3，聚碳酸酯abs，聚乙烯為0.05；對于高精度塑件，一模不能超過四腔。將數(shù)據(jù)代入計算得：n25000.2%（0.296%96%）24=3.13，取n=3故選用一模三腔較合適。型腔的布置和澆口的開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以防模具承受偏載而產(chǎn)生溢邊，同時排列要緊湊，以免浪費模具材料。由于采用一模三腔，型腔設(shè)置在冷料穴下邊便于注塑。4.2分

51、型面的選擇模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。其位于模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件最大外形處，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，并且直接影響著塑料熔體的流動、填充性能及塑件的脫模。注塑模有的只有一個分型面，有的有多個分型面，而且分型面有平面、曲面和斜面等形狀。分型面在模具中的表示方法是：模具分開時，若分型面兩邊的模板均移動，用“”表示；若一方不動，另一方移動，用“”表示，箭頭指向移動的方向；當有多個分型面時，應(yīng)按先后次序標出“a”、“b”、“c”等。分型面應(yīng)選在塑件外形的最大輪廓處；應(yīng)有利于塑件的留模方式，便于塑件順利脫模；應(yīng)保證塑件的各種加工要求，同時分型面的選擇

52、應(yīng)考慮到外觀要求、模具制造、成型面積和排氣效果等。根據(jù)要求，應(yīng)選擇雙分型面注塑模較合適。雙分型面注塑模又稱三板式注塑模，模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高，適用于塑件外觀要求精度較高的點澆口中小型模具，以便于自動化生產(chǎn)，不常用于大型塑件及流動性較差的塑料成型。型腔的數(shù)量及排列方式，分型面的位置確定等決定了塑料制件在模具中的成型位置。模具有塑件在動模部分、定模部分及同時在動模和定模中的三種結(jié)構(gòu)。根據(jù)要求，塑件在型腔的動模座上較合適。4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道，其設(shè)計是注塑模設(shè)計中很重要的環(huán)節(jié)，直接影響到塑件的質(zhì)量及成形效率。澆注系統(tǒng)的作用是：將塑料熔體均勻地送到每

53、個型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、質(zhì)量優(yōu)良的塑件。通常采用普通流道澆注系統(tǒng)，主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。4.3.1主流道的定位和尺寸計算主流道是指注射機噴嘴與型腔(單型腔模)或與分流道連接的這一段進料通道，是塑料熔體進入模具最先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計在可拆卸的主流道襯套（俗稱澆口套）內(nèi)，襯套一般選用碳素工具鋼如t8a、t10a等，熱處理要求5357hrc，襯套與定模板的配合可采用h7/m6，本次設(shè)計選取熱處理55hrc，工具鋼為t8a，配合選用h7/m6。為便于模

54、具安裝時與注射機的對中，模具上應(yīng)設(shè)有定位圈。小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式，在大多數(shù)情況下，主流道襯套和定位圈分開設(shè)計，然后配合固定在模板上，襯套與定位圈的配合可采用h9/m9。尺寸確定如下：表面粗糙度ra0.8um,取ra=0.5um；主流道小端直徑d=d1+(0.51), d1為注射機噴嘴直徑30mm，令d=30+1=31mm；主流道錐角=26,取=5；球面配合高度h=3mm8mm,按具體情況選擇，取h=5mm；主流道球面半徑r=r1+(13),r1 為注射機噴嘴球面半徑,r1=15mm,r=15+2=17mm；主流道長度l應(yīng)盡量縮短，一般不超過60mm，取l=50mm；主流道

55、與分流道過渡圓角r 按具體情況選擇，一般為r=13mm，取r=2mm；主流道大端直徑d=d+2ltan=31.5+250tan5=40.25mm；(d為主流道小端直徑，l為主流道長度，為主流道錐角)圖4-1 主流道形狀及尺寸4.3.2分流道的形狀和尺寸計算在多型腔或單型腔多澆口時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道即為連接主流道和澆口的進料通道，起分流和轉(zhuǎn)向作用。分流道設(shè)計時要求塑料熔體在流道時，熱量和壓力損失小，同時使流道中的塑料量最小，為便于分流道的加工和凝料脫模，分流道大都設(shè)置在分型面上。常見的分流道截面形狀為圓形、梯形、u形、半圓形及矩形等。圓形和正方形流道截面的比表面積（流道表面積與體積之比）最小，

56、流道的效率最高，但加工困難且正方形截面流道不易脫模，所以在生產(chǎn)中宜采用梯形及圓形，表面粗糙度ra1.6um，一般在1.25um即可，并要平衡式排列，從表4-1中選取適當?shù)姆至鞯莱叽?，選用圓形分流道。聚甲醛分流道直徑為3.29.5mm，取d=5mm。表4-1 常用塑料分流道推薦尺寸塑料品種分流道直徑/mm塑料品種分流道直徑/mmabsas4.89.5聚苯烯6.49.5聚甲醛3.29.5聚苯乙烯3.29.5尼龍61.69.5聚氯乙烯3.29.5聚碳酸酯4.89.5丙烯酸酯8.09.5聚丙烯4.89.5耐沖擊的丙烯酸酯8.012.7聚乙烯1.69.5當分流道較長時，在分流道的末端也應(yīng)開設(shè)冷料穴，以容納注射開始時產(chǎn)生的冷料，保證塑件的質(zhì)量。平衡式布置使得分流道到各型腔澆口的長度、截面形狀、尺寸都相同，其優(yōu)點是可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿各型腔，使各型腔的塑件力學性能基本一致，但這種形式分流道較長。分流道長度l按具體情況確定，不宜過長或過短，一般為（12.5）d, d為主流道大端直徑, 但l應(yīng)不小于8mm.取l=d=40.25mm；分流道錐角1 一般取23，對于大型塑件,值可取大些，1可取小一些以利于增大分流道截面，使料溫下降緩慢，減少注射壓力損失，取1 =2；分流道與澆口過渡圓角r1=12mm,